Att förstå gaslågors svar på akustiska störningar vid högt tryck borde göra nästa generations turbiner säkrare och effektivare.

Soldater som marscherar ett låssteg över en bro kan få strukturen att kollapsa om rytmen i deras steg matchar brons naturliga vibrationsfrekvens. Förbränningsingenjörer måste överväga en liknande effekt när de designar gasturbiner som används i elproduktion och flygmotorer.

Precis som soldaters fötter kan få brosvajning att nå punkten för förstörelse, en gasturbin kan skadas, eller till och med explodera, om värme- och tryckfluktuationer som åstadkoms av lågan kopplas ihop med förbränningskammarens akustik. I mindre grad, denna termoakustiska instabilitet hindrar effektiv förbränning, ökade buller och föroreningsutsläpp.

Att förutsäga och förhindra termakustiska instabiliteter är fortfarande en utmaning för konstruktionen av en gasturbin. För att förbättra de modeller som används, Deanna Lacoste från KAUSTs Clean Combustion Research Center och hennes kollegor har mätt stabiliteten hos gaslågor vid förhöjt tryck.

Undersökning av lågans reaktion på akustisk forcering, använder en parameter som kallas flame transfer function (FTF), säger Francesco Di Sabatino, en Ph.D. elev i Lacostes team. FTF härrör från experimentella mätningar av lågans svar på ljudvågor. Men dessa experiment körs vanligtvis vid atmosfärstryck, medan riktiga gasturbiner når tryck på upp till 30 bar.

Lacoste, Di Sabatino och deras kollegor undersökte systematiskt effekten av tryck på metangas- och propangasflammor. "Våra experiment visar att FTF vid atmosfärstryck skiljer sig från FTF vid förhöjt tryck, " säger Di Sabatino. För både metangas och propangas lågor, trycket hade en särskilt stark effekt när högtalaren producerade akustiska störningar på 176 Hz.